Molekularne aspekty działania białek opiekuńczych
Czynności białek są uzależnione od ich struktury trójwymiarowej. Wynika ona z połączenia sekwencji liniowej białka i stałych sił rozciągających, przykładanych przez białka opiekuńcze, które uczestniczą w mechanicznym zwijaniu lub rozwijaniu poszczególnych białek. Naukowcy z finansowanego przez UE projektu FORCECHAPERONES (Chaperones mediated mechanical protein folding) badali mechanizmy molekularne zachowywania przez białka równowagi w określonej strukturze trzeciorzędowej przy udziale białek opiekuńczych. Przyjęto metodę spektroskopii pojedynczej molekuły w trybie ustalonej siły, aby monitorować trajektorię całkowitego rozwinięcia pojedynczego białka pod wpływem przyłożonej siły. Przy użyciu różnych substratów białkowych udało się poznać dynamikę konformacji pojedynczego białka podczas ponownego fałdowania i wpływ różnych białek opiekuńczych na przebieg tego procesu. Dzięki tej technice badacze mogli odróżniać białka w stanie niepofałdowanym od białek zapadniętych oraz określać, w którym przypadku wiązały się z nimi poszczególne białka opiekuńcze. Co ciekawe, białko opiekuńcze DnaJ zachowywało się odmiennie w przypadku dwóch różnych substratów, podkreślając znaczenie zgodności sekwencji dla wiązania różnych białek. Ponadto naukowcy badali proces mechanicznego rozwijania się samych białek opiekuńczych. Po opracowaniu różnych mutantów doszli do wniosku, że proces sekwencyjnego rozwijania się mechanicznego białka DnaJ nie przypomina typowego, hierarchicznego procesu. Ponadto okazało się, że wiązanie hydrofobowych peptydów do białek opiekuńczych znacząco zwiększa ich stabilność mechaniczną. Zważywszy na związek chorób Alzheimera i Parkinsona z agregacją białek, odkrycie metody zapobiegania nieprawidłowemu fałdowaniu lub przywracania białkom prawidłowej struktury miałoby ogromne znaczenie w medycynie. Znajomość mechanizmów molekularnych działania białek opiekuńczych otwiera możliwość wykorzystania ich jako celów terapii.
Słowa kluczowe
Białka opiekuńcze, agregacja, fałdowanie, spektroskopia pojedynczej molekuły w trybie ustalonej siły, DnaJ
